原文传递
基于实时3D数据分析的掌子面掘进炮眼自动定位与实现
| 论文题名： | 基于实时3D数据分析的掌子面掘进炮眼自动定位与实现 |
| 关键词： | 隧道施工;炮眼设计;自动定位;图像处理 |
| 摘要： | 隧道爆破开挖的方式因为成本低、效率高，并且能适应不同的断面形式而在隧道施工过程中广泛采用。隧道掌子面炮眼的设计以及定位是爆破过程中的一项重要工序。目前大多数隧道的炮眼设计是根据围岩等级和断面尺寸的不同进行设计，而围岩等级由勘探信息获得，在实际施工过程中往往出现分类不准的问题，导致炮眼设计不科学，爆破效果不理想。在炮眼定位的环节中，普遍采用人工的方式对炮眼进行标记，首先对关键点位进行测量随后进行标记，最后根据工人的经验对其他次要眼位进行标定。这种方式容易随意性较大，且容易导致隧道施工过程中的超欠挖问题，并且施工效率低，工作量大，精度不高。 基于以上问题，并结合贵州遵义某在建隧道的实际施工情况，针对当前隧道炮眼位置确定过程中过多的依赖人工经验，人工标定炮眼过程中人员过多，流程复杂，耗时长的问题，本文设计出一种隧道掌子面炮眼自动定位系统。论文的主要研究成果如下： （1）利用三维扫描仪获取隧道掌子面断面图像，优化采集流程，可实现采集流程自动化，并通过预处理将其转化为二维图像，进行处理。且对围岩分级指标进行简化，使分级指标适用于现场快速分类，并使之可通过图像信息对指标进行获取。 （2）提出了一种应用数字图像处理技术对掌子面进行断面分析，利用迁移学习方法确定岩石种类进而确定单轴饱和抗压强度，运用BP神经网络对围岩进行快速分类的方法，为后续的炮眼设计奠定了技术基础。该方法可减少施工现场对围岩勘测和取样测试的依赖。 （3）提出了一种综合隧道围岩等级、掌子面断面轮廓和先验经验的掌子面炮眼布局设计的智能设计方法。为提高炮眼设计质量和效率，节省爆破成本提供了科学依据。 （4）构建了一种掌子面炮眼自动定位标记的原型系统。该系统根据炮眼布置信息，根据掌子面炮眼设计坐标值与标记激光笔之间的位置关系，自动调节标记激光枪的空间姿态，以提高标记效率和精度。 （5）设计并完成了系统实验测试与结果分析。实验表明：论文所述方法和构建的系统达到预期要求，具有工程应用价值。 |
| 作者： | 孙刘 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 朱宏辉 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2021 |
检索历史
应用推荐
